文／郭詠澧

由於英國科學家卡文迪許（Henry Cavendish）在1798年的扭秤實驗測出了「萬有引力常數G」，這是該實驗最重要的貢獻，讓天文學家以此為基石，結合牛頓的萬有引力定律與天體運行軌道數據，一步步解鎖太陽與月亮的質量，終於能夠把「天體軌道觀測」轉換成「天體質量」的具體實現。

覆蓋油漆 靈感生成

天文學家要得到月亮太陽和其他星球的質量，整個邏輯鏈條分三步：

卡文迪許實驗測出的萬有引力常數G。

卡文迪許用扭秤測量兩個鉛球之間微小的引力，使懸絲扭轉，由扭轉角度推算出力的大小，然後代入艾薩克·牛頓（Isaac Newton）先前提出的萬有引力定律公式，確定了萬有引力常數G，進而計算出地球的質量。

觀測天體運行軌道得到「引力參數」GM。

在萬有引力常數G未知的一百多年裡，天文學家長期觀測天體運動，由克卜勒第三定律的牛頓公式可以算出引力參數（GM），也就是說，天文學家以前只知道各天體的引力參數GM的相對比例，但無法知道各天體的絕對質量。

逐一求出各天體質量。

因為有了卡文迪許測出的萬有引力常數G之後，若要推算天體的質量，只需把觀測到的GM除以G，天體的絕對質量就全部出爐了。

卡文迪許實驗的角色就像「校準砝碼」，由天文觀測提供「引力有多強」（GM），卡文迪許提供「引力的換算率」（G）；兩者結合，天文學家才能第一次寫下太陽、月亮和各行星的質量數字，而這些數值到今天仍在使用。